9. 근대적 과학분과의 정립: 생명과학

종의 기원 — 진화론과 새로운 생물학

생명세계의 관념

전통적 입장

  • 유기체 자연: 조물주 신의 정교한 작품
    • 자연신학: "자연을 탐구함으로써 조물주 신의 존재, 그의 보살핌과 창조의 계획을 파악"
    • 신의 지혜: 동식물들 사이에 부여한 유연관계 ↔ 자연사적 분류작업의 전제
    • 신의 자비: 생존에 필요한 기능과 구조를 개별 동식물에게 부여 ↔ 비교해부학 연구 전통
  • 전통적 자연관의 기본 전제 (기독교 세계관과 잘 어울림)
    • 개별창조설: "각 생물종은 개별적으로 설계, 창조되었다" ("종"과 "변종"의 구분)
    • 종의 고정성: "생물종은 창조 이래 오늘날까지 고정불변" " 새끼는 어미를 닮는다"
    • 인간은 만물의 영장: "신의 작품인 우주 속에서 인간은 특별한 지위를 점한다"
  • 진화론 등장 이전 자연만물의 관계에 대한 전형적 인식: "존재의 사슬(사다리)"
    • 광물 < 불 < 식물 < 동물 < 인간 < 천사 < 신

인식의 변화

  • 16세기 이후 생물종에 관한 지식 폭발적으로 증가 (대항해시대)
    • 분류학적 문제 누적: 기존 분류체계에 잘 맞지 않는 종, 모호한 종간 경계, 잡종의 발견
    • 새로 발견된 생물종 누적 → 기존 분류 체계폐기 + 새로운 분류 체계 정립 → 새로 발견된 생물종 누적 → 기존 분류 체계폐기 + 새로운 분류 체계 정립 → …… → 린네식 분류체계
  • 쥐시에(A. Jussieu, 1748-1836)의 식물분류법
    • 자연 분류법: "선형적 대사슬"에서 "분지형 나무"모형으로
    • 형질의 위계: 각 형질이 담당하는 기능의 중요도에 따라서
      • "Everyting that can exist does exist"
      • 식물학자의 과업은 "이미 주어진 분류지도"를 실제 식물을 발견함으로써 채워나가는 것

진화론 대두의 배경

화석 연구

화석에 대한 해석의 변화:

  • 중세에는 화석을 "조물주의 실패작"이라고 여김
  • 고지대에서 발견된 해양생물체의 화석
  • 현존하지 않는 생물종의 화석
  • 18세기 말 이후 광산개발 등을 하며 대형 척추동물의 화석 다량 발견
    • 지금은 볼 수 없는 거대하고 기괴한 생물들이 먼 옛날 한때에는 지구를 호령하고 다니… 지 않았을까?

조르주 퀴비에(Georges Cuvier, 1769-1832)

  • 파리 자연사 박물관 교수
  • 척추동물 화석 복원 최고 권위자: 땅늘보, 매머드 등 화석 복원
  • 비교해부학 기법의 창시자
  • 퀴비에의 화석연구의 논쟁적 함의
    • 화석화된 잔재로 발견된 여러 동물들이 현존하는 생물종이 아니라면…
      • 창조되었으나 결국 멸종하고만 동물의 존재
      • 이는 신의 실수를 방증하나? 또는 이마저 신의 계획이라면 그 의도는 무엇인가?
      • 동물의 멸종을 성서 역사와 어떻게 조화시킬 것인가?
    • 동식물계가 완전한 형태로 창조되었다는 전통적 신학적 관념과 충돌 (퀴비에 자신의 신념과도 배치)
  • 퀴비에의 해법: 복홍수설
    • 선행 홍수: 인간 창조 이전에 몇 차례 발생한 지질학적 격변 → 당대의 생물종 일소
    • 최후의 홍수: 성서에 기록된 노아의 홍수 → 종의 보존
      • 복홍수설의 증거를 찾기 위해 유대, 인도, 이집트, 바빌로니아, 중국 등 고대 경전 수집해 연구

성서학

제임스 어셔 대주교(JAmes Ussher, 1581-1656)

  • 성서 연대계산에 입각해 지구의 나이 계산
  • 기원전 4004년 10월 23일에 지구가 창조되었다
  • 노아의 홍수는 기원전 2448년

토머스 버넷(Thomas Burnet, c. 1635-1715)

  • 『지구에 관한 신성한 이론』(1681)
    • 노아의 홍수 사건에 입각한 지구의 역사
    • 기원전 4004년: 생명이 없는 대륙뿐이던 지구
    • 단일 대륙이 갈라져 물이 새어나온 것이 노아의 홍수
    • 시간이 더 지난 뒤 대륙이 융기하여 오늘과 같은 대륙과 대양 형성
    • 그리고 미래 언젠가(심판의 날) 지구는 불에 휩싸여 별이 될 것

조르주루이 뷔퐁 (Georges-Louis Buffon, 1707-1788)

  • 『자연의 시대들』(1778년)
    • 자연주의적 지구 이론 제창
    • 혜성 충돌 → 지구 냉각 → 지구 나이 계산, 수정 (태양의 온도에서 지구의 온도까지 낮아지려면 최소 7만년 필요)
    • "창조의 7일"에 대한 재해석: 아담 창조 이전의 7일이 인간의 시간 관념에서의 7일이 아녀. 1일이 사실 1만년이면 대충 7만년 맞지 않나
  • 냉각하는 지구에서 이루어지는 생물 종의 점진적 멸종
    • 처음엔 지구가 뜨거워서 아무 것도 살 수 없다가, 점점 식어서 생물이 살 수 있는 온도가 되면 생물이 출현, 더 식어서 그 생물이 살 수 없는 환경이 되면 그 생물은 멸종하고 새로운 온도에 살 수 있는 생물이 출현…

층서학·지질학

격변론(Catastrophism)

  • 베르너(Abraham Gottlob Werner, 1749-1817)의 수성론(neptunism) 연구 전통 계승
    • 핵심주장: “과거의 대홍수처럼 현재에는 결코 나타나지 않는 엄청난 지질학적 변화가 지각, 암석, 광물 형성의 주요한 동력이다.”
  • 윌리엄 버클랜드( William Buckland, 1784-1856 ), 『홍수의 흔적들』(Reliquiae Deluvianae, 1824)
    • 새로 쌓여가는 지질학적 증거들을 전통적인 성서 연대기와 조화시키기 위해 노력
    • 몇 번의 대홍수로 인한 지질학적 격변 → 전통적 믿음과 부합하는 지구의 “짧은 나이” 유지 가능
  • 퀴비에의 멸종동물 화석에 관한 해석: 생물종의 갑작스런 사멸은 격변적인 지반운동과 해일이 원인

점진론 또는 동일과정론(Uniformitarianism)

  • 허턴(James Hutton, 1726-1797)의 화성론(plutonism) 전통 계승
    • 『지구론』(Theory of the Earth, 1795)
      1. 중력: 지층을 평평하게 만드는 효과
      2. 지구 내부의 열: 지층을 융기하도록 만드는 효과
    • 핵심 주장: “현재 지구에서 진행된 것과 동일한 과정이 오랜 세월에 걸쳐 전개됨에 따라 현재 모습의 지구가 형성되었다!”
  • 플레이페어 (John Playfair, 1748-1819), 『허턴 이론 해설』(Illustrations of the Huttonian Theory, 1802)
    • 노아의 홍수 거부, 성서 연대기 거부
    • 매우 긴 “지질학적 시간” 도입
  • 찰스 라이엘 (Charles Lyell, 1797-1875), 『지질학의 원리』(The Principles of Geology, 1830)
    • 지질학자가 따라야 하는 규범: “격변을 가정하지 말라! 과거의 지질학적 변화는 현재에도 작용하고 있는 (우리 주변에서 관찰 가능한) 요인들에만 입각해서만 설명해야 한다!!”
    • 지질학 연구의 전제:
      1. 자연법칙은 시간에 따라 변하지 않는다
      2. 현재 지구에서 작용하는 유형의 원인들은 변하지 않았으며 언제나 동일한 방식으로 작용해왔다
      3. 지구에 작용하는 원인들의 강도는 시간에 따라 변하지 않았다.

변형론(Transformism) 또는 진화론(Evolutionism)

  • 18세기 중반 이후, 설계에 관한 모든 관념을 폐기하고, 사물이 어떻게 현재의 상태에 이르렀는지를 유물론적(materialistic)으로 설명하려는 흐름 등장 ← 계몽사조 프로그램
  • 디드로 (Denis Diderot, 1713-1784): “세계는 미라 짜인 계획이나 목적 없이 물질적 구조를 형성하고, 또 재형성하는 물질적 변형들의 끊임없는 순환한다”
  • 뷔퐁 (Comte de Buffon, 1707-1788): 종의 실재성을 믿었지만, “생물 종은 변화무쌍한 세계 속에서 맞닥뜨리는 새로운 조건에 적응할 수 있는 상당한 유연성을 갖고 있다”고 생각
  • 이래즈머스 다윈 (Erasmus Darwin, 1731-1802): 생명체가 시간이 지나면서 점진적으로 변화, 발전한다고 생각 → “부모 없이, 자발적인 탄생에 의해 생명을 지닌 최초의 흙 한 줌에서 태어났네.”
  • 라마르크 (Jean-Baptiste Lamarck, 1744-1829): 용불용설, 획득형질 유전 → “동물들은 일생 동안 자

신의 필요에 의해 특정 형질을 발달시키며 이를 자손에게 물려준다.”

찰스 다윈

다윈 신상명세

  • 1809. 2.12 잉글랜드 슈르즈베리 출생
    • 의사 집안, 산업 부르주아 집안 / 부유한 중산층 가정
  • 1825-1827 에든버러 대학 의학부
    • 적성 문제로 의학 공부 중단
  • 1828-1831 케임브리지 대학 크라이스트 컬리지
    • 인문교양 과정: 성직자 양성 예비 교육 → 자연학에 관심
    • 지질학 교수 애덤 세즈윅, 식물학 교수 존 헨슬로
    • 신사 자연학자로서의 커리어
  • 1831-1836 HMS 비글호 항해
    • 영국 해군 측량조사선 비글호에 자연학자 자격으로 승선

(전략) 내게 유클리드의 기하학만큼이나 큰 기쁨을 선사해 준 책은 페일리의 『자연신학』이었다. 시험을 위한 암기와 별개로, 이 책은 내가 그 자체로 즐겁게 공부한 거의 유일한 책이었다.

다윈 자서전 (1892년)

다윈 지식의 배경

자연신학(Natural Theology)

  • 19세기 영국 대학 필수 교과 커리큘럼
    • 윌리엄 페일리, 『자연신학: 자연 현상에서 모은 신의 존재와 속성들에 관한 증거들』 (1802)
    • 『브릿지워터 논고』: “피조물 속에 있는 신의 힘, 지혜, 선함”을 입증하기 위한 8편의 기획 논문들
  • 설계 논증( argument from design ): “생명체의 완벽한 적응 사례들을 통해 신의 존재 증명”
    • 시계는 시각을 알리는 ‘기능’을 행하는 데 적합한 ‘구조’를 갖추고 있다. 시계의 각 부품들은 정교하고 교묘한 조합을 이룸으로써 그 기능에 적합한 구조를 갖추고 있다. 이 같은 복잡한 구조는 결코 저절로 생겨나지 않는다. 시계공이 의도적으로 부여한 설계의 산물인 것이다.
    • 동물의 눈은 보는 ‘기능’을 행하는 데 적합한 나름의 ‘구조’를 갖추고 있다. 눈의 각막, 홍채, 수정체, 망막 등은 정교하고 교묘한 조합을 이룸으로써 보는 “기능”을 행한다. (조물주 신의 존재)
  • 다윈에게 미친 영향
    • 자연계에는 환경에 대한 유기체의 경이로운 적응력을 보여 주는 수많은 사례들이 존재한다

찰스 라이엘, 『지질학의 원리』 1-3권(1830-1833)

  • 설명 대상: 막대한 지각 변동을 입증하는 수많은 지질학적 증거들
  • 설명 방식: 격변론이 아니고 동일과정론
    • 과거를 이해하는 열쇠는 현재에서 찾을 수 있고, 찾아야만 한다!”
    • 과거의 엄청난 지각 변동은 현재에도 관찰 가능한 지질학적 변화에 비추어 모두 설명될 수 있다! 장구한 지질학적 시간만 주어진다면…”
  • 다윈에게 미친 영향: 비글호 항해 동안 『지질학의 원리』 탐독
    • 지질환경이 끊임없이 변한다면, 페일리가 논한 “유기체의 적응” 사례들은 태초에 신이 부여한 설계만으로는 온전히 설명될 수 없다
    • 지질환경이 끊임없이 변한다면, 생물 종들은 살아남을 수 있는 환경을 찾아 계속 이주하거나, 환경 변화에 적응해 스스로 변형돼야 한다

맬서스, 『인구론』(Essay on the Principle of Population, 1798)

  • 2판 부제 : “인구가 낳는 해악을 미래에 제거하거나 완화시킬 전망에 대한 탐구와 함께, 인간의 행동에 대한 인구의 과거와 현재의 효과들에 관한 견해”
  • 핵심 주장
    • 인구와 식량(환경)의 불균형은 불가피
    • 인구 중 일부의 가난과 도태는 숙명적 귀결
    • 숙명적인 가난과 도태에서 벗어나려면 ‘도덕적 절제’ 필요
  • 다윈에게 미친 영향
    • 1838년 맬서스의 『인구론』 탐독
    • 유기체 수의 급격한 증가가 야기하는 필연적 귀결
    • “자연선택”을 추동하는 “생존경쟁”

다윈주의

진화의 메커니즘

  • 진화의 메커니즘이 갖춰야 할 요건들 — 생물계의 동일과정설 찾기?
  • “진화 메커니즘은 관찰 가능한 과정들의 조합에 기반을 두어야”
  • 갈라파고스에서 관찰 가능한 다양한 종들의 분포(=Branching Effect)를 해명하려면?
    • 지리적으로 나뉘어 있는 생물들이 나름의 방식으로 적응
    • 진화의 경로는 미리 결정되어 있지 않음
  • 이와 같은 생명체의 변화를 생생하고 압축적으로 관찰할 수 있는 장소는?

인위선택(Artificial Selection)

  • 원예가, 동식물 사육가의 품종 개량
    • 우연적이고 무작위적인 변이에 대한 컨트롤
    • 선택적 교배(선별을 통한 번식과 폐사) → 새로운 품종 생산
  • 인위선택에 비견될 만한 자연선택의 메커니즘은? "생존경쟁" ( ← 맬서스의 인구론)

자연선택

  • 인간의 생존경쟁을 자연계 모든 종들의 생존경쟁으로 확장
  • 종의 개체수는 개체들이 자원(먹이)을 놓고 벌이는 경쟁 속에서 제어
  • 서식지에 가장 잘 적응한(생존경쟁에서 이긴) 개체들이 살아남아 증식
  • 생명체의 적응: 신의 자비로움을 보여주는 증거 (X) → “치열한 생존경쟁이 낳은 부산물” (O)

종의 기원

  • 1856년 “자연선택(Natural Selection)”이란 제목의 책 집필 시작
    • 진화론 저술에 대한 신중하고 조심스러운 집필 계획
    • 자신의 “발견들”을 숙고하면서, 오직 사실 증거들만으로 논증하는 방대한 작품 쓰려고 계획
    • 『종의 기원』보다 10배 가량 두꺼운 책으로 기획되었으나, 중도에 방향 수정
    • 애초에 계획했던 방대한 저술을 포기하고 “개요”만 정리해서 출판하기로
  • 집필 작업에 가속이 붙은 계기
    • 1858년 월리스가 다윈에게 보낸 편지와 논문에서 다윈과 비슷한 아이디어(종의 진화와 자연선택 개념) 제시
    • 1858년 7월 1일 린네 학회에서 동료들의 중재로 월리스의 논문과 다윈의 논문 동시 발표
  • 18개월 간 집필하여 1859년 11월 24일 500페이지 분량의 『종의 기원』 출간
  • 원제: 『자연선택에 의한 종의 기원에 관하여, 혹은 생존 투쟁에서 유리한 종족이 보존되는 것에 관하여』
  • 1부. 진화론의 기본 윤곽 제시
    • 진화의 근본 요소: 변이의 다양성, 생존 투쟁, 자연선택을 통한 종의 변화
    • 유비추리와 상상력에 호소: 인위 선택의 효과 = 엉겁의 세월 + 자연적 선택
  • 2부. 진화론의 “난점”처럼 보이는 문제들 지적 & 해명
    • 생물의 경이로운 능력, 놀라운 습성, 이상한 행동을 진화론에 입각해 해명
  • 3부. 개별 창조론에 대한 진화론 비교 우위 서술
    • 멸종 / 종의 지리적 분포 / 분류작업의 합리적 근거 / 이종간 배아의 유사성
    • “흔적만 남은 불완전한 기관 혹은 퇴화한 기관들은 기존의 창조론에서는 설명하기 힘든 난점이었으나, 진화론에 따르면 완벽하게 예견된 결과이다.”

진화의 기작

다윈의 핵심 주장

  • 생명의 나무: "모든 생명체는 공통의 조상으로부터 유래했다"
  • 진화: "까마득한 시간의 흐름 속에서 생물종은 점진적인 변화를 겪는다"
  • 자연선택: "변화의 과정 속에서 새로운 생물종이 출현 / 기존의 종이 소멸하기도 한다"
    • 새로운 종 개념: "종 간 경계는 명확하지 않다" ("종"이란 차이가 매우 뚜렷한 "변종"일 뿐)

다윈 특유의 독특함

  • 분지 진화 개념
    • 종들간의 관계를 나뭇가지 내지 산호 모양의 분지로 표현
    • 라마르크나 체임버스식의 직선 모델에서 탈피
    • 미리 정해진 패턴 X, 항상 진보 X, 종간 우위 비교 무의미
  • 자연 선택에 의한 진화
    • 어떤 이유에선가 발생하는 무작위적이고 방향성 없는 “변이”
    • 환경의 변화에 따른 “변이”의 차별적 번식 → 생존경쟁 과정에서 선택된 “변이”가 지닌 특성 대물림 → 위 과정 오랜 세대 반복 → … (origin of life로부터의) 점진적인 종 분화
  • 인간도 동물계의 일원
    • 『종의 기원』 말미의 의미심장한 언급: “인간의 기원과 역사가 이를 통해 환히 밝혀질 것이다”
    • 『인간의 유래』(The Descent of Man, 1871)에서 보인 다윈의 단호한 어조
      • “인간의 조상은 유인원과 흡사했을 것이다”
      • “진화는 인간의 신체적 특징을 산출했을 뿐만 아니라, 인간의 본능과 행동, 지능과 감성, 심지어 도덕성의 발달에도 기여했다.”

다윈주의에 대한 반응

진화론의 혁명적 함의

  • 생물종은 신의 설계에 의한 창조 계획의 산물 → 자연 선택 메커니즘의 우연적 부산물
  • 개별 창조설, 종의 고정성 → 장구한 시간의 흐름 속에서 이루어지는 종의 변화, 연속적 창조(?)
  • 인간은 만물의 영장 → 개선된 동물일 뿐

수용의 과정

  • 발표 직후에는 소수의 “전향자들”만 존재
  • 1860년대를 거치면서 토머스 헉슬리를 비롯한 지지자들의 활동에 힘입어 과학자들 사이에서 진화 개념이 폭넓게 수용됨 (cf. 시조새의 화석 같은 추가적인 발견)

수용의 양상

  • 진화 – “OK” : 1870년 경이면 종교와 상관 없이 진화 개념 수용
  • 자연선택 – “NOT OK”
    • 매우 그럴듯한 설명 메커니즘, but 종교인, 지식인, 사회개혁가, 생물학자들의 불만
    • ‘자연선택’ 메커니즘은 19세기 내내 오해와 논쟁을 불러일으킴
    • 다윈의 지지자들 중 일부는 일정한 방향을 향한 진보의 개념을 유지
  • 인간 및 인간 집단에 대한 예외적 취급
  • 다윈 본인도 후기에는 인간을 자연선택에서 제외

다윈주의의 일식(Eclipse of Darwinism)

  • 진화론 그 자체는 견고했지만, 다윈주의는 자연선택이론에 대한 대안을 찾고자 한 비판가들로부터 집중적인 공격을 받았음
  1. 무작위적인 변이가 출현하도록 하는 메커니즘은 무엇?
  2. 자연선택은 종 변화의 유일한 기제인가?
    • 라마르크주의와 다윈주의의 융합 → 헤켈의 “변형된” 생명의 나무
    • “미리 설계된” 변화의 메커니즘(?): “사지가 다리의 기능을 상실하고 아직 적절한 날개도 못 된 상태일 때, 자연선택만으로 어떻게 옛 기능을 잃고 아직 새 기능을 만들지 못한 중간 단계를 벗어날 수 있겠는가?”
  3. 안정적인 유전을 가능케 하는 메커니즘은 무엇?
    • 다윈의 설명 : “유전은 두 색소를 섞어 중간색을 산출하는 것과 유사한 과정”
    • 유전이 혼합을 통해 일어난다면, 우수한 형질은 점진적인 희석으로 몇 대 지나지 않아 완전히 사라져 버리지 않겠냐는 반문

신다윈주의

  • 20세기 초 이후 독립된 전통 하에 발전한 여러 과학 전통이 점진적으로 결합해 “개선된 형태”의 진화론 산출
  1. 라마르크 이론의 점진적 제거
    • 바이스만의 생식질 이론: 생식질은 몸의 나머지 부분으로부터 고립되어 있으므로 환경의 영향 없음
  2. 멘델의 유전학과 이에 대한 20세기 초의 재조명
    • 멘델: “형질은 섞인다고 평균화되지 않는다”
    • 식물교배 실험을 통해 “유전 형질이 개별적인 단위로 보존된다는 것을 보여 주었지만, 거의 주목 받지 못했음
    • 모건: 멘델의 작업을 “독립형질의 유전”으로 정식화
  3. 휘고 드 브리스의 돌연변이 이론
    • 변이의 기제 추가 : 자연선택이론의 대안으로 부상했다가, 1930년대 이후 진화론 내로 통합
  • 줄리언 헉슬리의 진화 종합: 드브리스의 돌연변이 이론 +멘델의 유전학 + 다윈의 자연선택

지성사와 다윈주의

  • 프로이트 가라사대 "인류 역사상 가장 충격적인 세 가지 발견"은
    1. Copernicanism: 코페르니쿠스의 태양중심체계
    2. Darwinism: 다윈의 진화론
    3. Freudianism: 프로이트의 정신분석학

(응 지랄노)